MySQL高级讲座篇之：如何将MySQL的`Performance Schema`数据，实时同步到`Prometheus`进行可视化监控？

各位观众老爷，大家好！今天给大家带来一场干货满满的MySQL监控盛宴，主题是：如何把MySQL的Performance Schema数据，实时同步到Prometheus进行可视化监控。准备好你的瓜子饮料小板凳，咱们这就开始！

开场白：监控，监控，一切为了稳定！

话说江湖行走，最怕的就是系统突然崩了。这时候，监控就像你的千里眼、顺风耳，能让你提前发现问题，避免悲剧发生。MySQL作为数据库界的扛把子，监控更是重中之重。

传统的MySQL监控方式，要么是手动执行SQL查看状态，要么是用一些商业监控工具。前者效率低，后者成本高。有没有一种既高效又经济的方案呢？答案是肯定的！那就是：Performance Schema + mysqld_exporter + Prometheus + Grafana 的黄金组合！

第一部分：Performance Schema，MySQL的秘密武器

Performance Schema是MySQL 5.5版本之后引入的一个性能监控神器。它收集了MySQL服务器运行时的各种信息，包括查询执行时间、锁等待、I/O操作等等。有了它，你就相当于拥有了MySQL内部的X光机，可以清晰地看到MySQL的运行状态。

1.1 开启Performance Schema

默认情况下，Performance Schema可能是关闭的。我们需要手动开启它。

-- 查看 Performance Schema 是否开启
SELECT @@performance_schema;

-- 开启 Performance Schema
UPDATE performance_schema.setup_instruments SET enabled = 'YES', timed = 'YES';
UPDATE performance_schema.setup_consumers SET enabled = 'YES';
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
UNLOCK TABLES;

-- 或者修改 MySQL 配置文件 (my.cnf 或 my.ini)
[mysqld]
performance_schema=ON

-- 重启 MySQL 服务

温馨提示： 开启Performance Schema会带来一定的性能开销，但通常可以忽略不计。如果你的MySQL服务器资源非常紧张，可以考虑只开启部分监控项。

1.2 Performance Schema的表结构

Performance Schema包含大量的表，每个表都记录了不同方面的性能数据。下面列出一些常用的表：

表名	描述
events_statements_summary_global_by_event_name	按照事件名称统计的全局语句信息，例如 select, insert, update 等的执行次数、总耗时等。
events_waits_summary_global_by_event_name	按照事件名称统计的全局等待事件信息，例如 lock, io, mutex 等的等待次数、总耗时等。
global_status	记录 MySQL 服务器的全局状态变量，例如连接数、线程数、QPS、TPS 等。
global_variables	记录 MySQL 服务器的全局变量。
threads	记录当前正在运行的线程信息。
replication_connection_status	记录复制连接状态信息。
replication_applier_status_by_worker	记录复制应用线程状态信息。

1.3 如何查询Performance Schema

查询Performance Schema的表就像查询普通的MySQL表一样。例如，我们可以查询events_statements_summary_global_by_event_name表，查看各种SQL语句的执行情况：

SELECT
    EVENT_NAME,
    COUNT_STAR,
    SUM_TIMER_WAIT / 1000000000000 AS total_latency_seconds, -- 将纳秒转换为秒
    AVG_TIMER_WAIT / 1000000000000 AS avg_latency_seconds
FROM
    events_statements_summary_global_by_event_name
WHERE
    EVENT_NAME LIKE 'statement/%'
ORDER BY
    SUM_TIMER_WAIT DESC
LIMIT 10;

这条SQL语句会返回执行时间最长的10种SQL语句的执行次数和总耗时。

第二部分：mysqld_exporter，MySQL的搬运工

mysqld_exporter是Prometheus官方提供的MySQL监控exporter。它的作用就像一个搬运工，把Performance Schema中的数据提取出来，转换成Prometheus可以识别的格式，然后通过HTTP接口暴露给Prometheus。

2.1 下载和安装mysqld_exporter

你可以从Prometheus官网下载mysqld_exporter的二进制文件。下载完成后，解压并运行它。

# 下载 mysqld_exporter
wget https://github.com/prometheus/mysqld_exporter/releases/download/v0.14.0/mysqld_exporter-0.14.0.linux-amd64.tar.gz

# 解压
tar -xzf mysqld_exporter-0.14.0.linux-amd64.tar.gz

# 进入目录
cd mysqld_exporter-0.14.0.linux-amd64

# 运行 mysqld_exporter
./mysqld_exporter --config.my-cnf=/path/to/your/my.cnf

重要提示： --config.my-cnf参数指定了MySQL的配置文件路径。mysqld_exporter会从这个文件中读取MySQL的连接信息。你需要确保这个文件包含正确的MySQL用户名和密码。

2.2 配置MySQL用户权限

mysqld_exporter需要一个具有足够权限的MySQL用户才能读取Performance Schema的数据。建议创建一个专门用于监控的用户，并授予它以下权限：

CREATE USER 'exporter'@'%' IDENTIFIED BY 'your_password';
GRANT PROCESS, REPLICATION CLIENT, SELECT ON performance_schema.* TO 'exporter'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

解释：

• PROCESS：允许查看MySQL进程信息。
• REPLICATION CLIENT：允许查看复制状态信息。
• SELECT ON performance_schema.*：允许读取Performance Schema的所有表。

2.3 验证mysqld_exporter是否正常工作

运行mysqld_exporter后，你可以通过访问http://localhost:9104/metrics来查看它暴露的监控数据。如果一切正常，你应该能看到一大堆以mysql_开头的指标。

第三部分：Prometheus，监控数据的存储和分析中心

Prometheus是一个开源的监控和告警系统。它可以从各种exporter收集监控数据，然后存储在自己的时间序列数据库中。Prometheus还提供了强大的查询语言（PromQL），可以用来分析监控数据，并设置告警规则。

3.1 安装和配置Prometheus

你可以从Prometheus官网下载Prometheus的二进制文件。下载完成后，解压并运行它。

# 下载 Prometheus
wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.47.0/prometheus-2.47.0.linux-amd64.tar.gz

# 解压
tar -xzf prometheus-2.47.0.linux-amd64.tar.gz

# 进入目录
cd prometheus-2.47.0.linux-amd64

# 修改 Prometheus 配置文件 (prometheus.yml)
# 添加 mysqld_exporter 的配置
# scrape_configs:
#   - job_name: 'mysql'
#     static_configs:
#       - targets: ['localhost:9104']

# 运行 Prometheus
./prometheus --config.file=prometheus.yml

重要提示： 你需要在Prometheus的配置文件（prometheus.yml）中添加mysqld_exporter的配置，告诉Prometheus从哪里收集监控数据。

3.2 验证Prometheus是否正常工作

运行Prometheus后，你可以通过访问http://localhost:9090来查看它的Web界面。在Web界面的查询框中输入mysql_up，然后点击"Execute"按钮。如果Prometheus成功收集到mysqld_exporter的数据，你应该能看到mysql_up{instance="localhost:9104",job="mysql"} 1。

3.3 使用PromQL查询MySQL监控数据

PromQL是Prometheus的查询语言，它非常强大，可以用来查询各种监控数据。下面列出一些常用的PromQL查询语句：

PromQL 查询语句	描述
mysql_global_status_threads_connected	查询当前MySQL的连接数。
rate(mysql_global_status_questions[5m])	查询过去5分钟内MySQL的QPS（每秒查询数）。
rate(mysql_global_status_commands_total{command="insert"}[5m])	查询过去5分钟内MySQL的INSERT语句的TPS（每秒事务数）。
sum(rate(mysql_innodb_rows_read[5m])) by (instance)	查询过去5分钟内每个MySQL实例的Innodb读取行数。
sum(rate(mysql_global_status_slow_queries[5m])) by (instance)	查询过去5分钟内每个MySQL实例的慢查询数。
mysql_global_status_uptime	查询MySQL的运行时间（秒）。
mysql_global_status_bytes_received / mysql_global_status_uptime	计算MySQL每秒接收的字节数。
mysql_global_status_bytes_sent / mysql_global_status_uptime	计算MySQL每秒发送的字节数。
(mysql_innodb_buffer_pool_pages_total - mysql_innodb_buffer_pool_pages_free) / mysql_innodb_buffer_pool_pages_total * 100	计算InnoDB缓冲池的使用率（百分比）。
sum(increase(mysql_slave_sql_thread_seconds_behind_master[5m])) by (instance)	查询过去5分钟内每个MySQL从库的延迟（秒）。需要注意的是，这个指标只有在MySQL作为从库时才有效。

你可以把这些PromQL查询语句复制到Prometheus的Web界面中，然后点击"Execute"按钮，查看查询结果。

第四部分：Grafana，监控数据的可视化展示

Grafana是一个开源的数据可视化工具。它可以连接到各种数据源（包括Prometheus），然后把监控数据以各种图表的形式展示出来。有了Grafana，你就可以轻松地创建漂亮的MySQL监控仪表盘。

4.1 安装和配置Grafana

你可以从Grafana官网下载Grafana的安装包。安装完成后，启动Grafana服务。

# 下载 Grafana
wget https://dl.grafana.com/oss/release/grafana_10.2.2_amd64.deb

# 安装 Grafana
sudo dpkg -i grafana_10.2.2_amd64.deb

# 启动 Grafana
sudo systemctl start grafana-server

4.2 添加Prometheus数据源

启动Grafana后，你可以通过访问http://localhost:3000来查看它的Web界面。默认的用户名和密码是admin/admin。

登录Grafana后，你需要添加Prometheus数据源，告诉Grafana从哪里读取监控数据。

1. 点击左侧菜单栏的"Configuration"图标（齿轮）。
2. 点击"Data sources"。
3. 点击"Add data source"。
4. 选择"Prometheus"。
5. 在"URL"字段中输入Prometheus的地址（例如http://localhost:9090）。
6. 点击"Save & test"按钮。

4.3 创建MySQL监控仪表盘

添加Prometheus数据源后，你就可以创建MySQL监控仪表盘了。

1. 点击左侧菜单栏的"Dashboards"图标。
2. 点击"New dashboard"。
3. 点击"Add new panel"。
4. 在"Query"字段中输入PromQL查询语句。
5. 选择合适的图表类型（例如"Graph", "Gauge", "Stat"）。
6. 调整图表的各种参数（例如标题、颜色、坐标轴）。
7. 点击"Apply"按钮。

你可以重复以上步骤，添加多个图表，创建一个完整的MySQL监控仪表盘。

4.4 导入现成的Grafana仪表盘

如果你不想自己创建Grafana仪表盘，也可以从Grafana官网导入现成的仪表盘。有很多优秀的MySQL监控仪表盘可供选择。

1. 在Grafana官网搜索"MySQL dashboard"。
2. 找到你喜欢的仪表盘，复制它的ID。
3. 在Grafana中，点击左侧菜单栏的"Dashboards"图标。
4. 点击"Import"。
5. 在"Import via grafana.com"字段中输入仪表盘的ID。
6. 点击"Load"按钮。
7. 选择Prometheus数据源。
8. 点击"Import"按钮。

第五部分：实战案例：监控MySQL的慢查询

慢查询是MySQL性能问题的重要原因之一。我们可以使用Performance Schema + mysqld_exporter + Prometheus + Grafana 来监控MySQL的慢查询。

5.1 开启MySQL的慢查询日志

首先，我们需要开启MySQL的慢查询日志，并设置慢查询的时间阈值。

-- 查看慢查询日志是否开启
SHOW VARIABLES LIKE 'slow_query_log';

-- 开启慢查询日志
SET GLOBAL slow_query_log = 'ON';

-- 设置慢查询的时间阈值 (单位：秒)
SET GLOBAL long_query_time = 1;

-- 指定慢查询日志文件路径 (可选)
-- SET GLOBAL slow_query_log_file = '/path/to/your/slow_query.log';

5.2 使用Performance Schema查询慢查询

Performance Schema的events_statements_summary_global_by_event_name表记录了所有SQL语句的执行情况，包括慢查询。我们可以通过查询这个表来获取慢查询的信息。

SELECT
    EVENT_NAME,
    COUNT_STAR,
    SUM_TIMER_WAIT / 1000000000000 AS total_latency_seconds,
    AVG_TIMER_WAIT / 1000000000000 AS avg_latency_seconds
FROM
    events_statements_summary_global_by_event_name
WHERE
    EVENT_NAME LIKE 'statement/%'
    AND SUM_TIMER_WAIT > 1000000000 -- 过滤掉执行时间小于1秒的语句
ORDER BY
    SUM_TIMER_WAIT DESC
LIMIT 10;

5.3 在Grafana中创建慢查询监控图表

我们可以使用以下PromQL查询语句，在Grafana中创建一个慢查询监控图表：

sum(rate(mysql_global_status_slow_queries[5m])) by (instance)

这条PromQL查询语句会返回过去5分钟内每个MySQL实例的慢查询数。

第六部分：总结与展望

今天我们学习了如何使用Performance Schema + mysqld_exporter + Prometheus + Grafana 来监控MySQL。这种方案具有以下优点：

• 高效： Performance Schema 提供了丰富的性能数据，可以帮助我们快速定位问题。
• 经济： 所有组件都是开源的，可以大大降低监控成本。
• 灵活： Prometheus 和 Grafana 提供了强大的查询和可视化能力，可以满足各种监控需求。

当然，这种方案也存在一些缺点：

• 配置复杂： 需要配置多个组件，有一定的学习成本。
• 性能开销： 开启Performance Schema会带来一定的性能开销。

未来，我们可以进一步优化这种方案，例如：

• 使用Alertmanager 设置告警规则，及时发现问题。
• 使用Kubernetes 部署 Prometheus 和 Grafana，提高可用性。
• 定制 mysqld_exporter，只采集需要的指标，降低性能开销。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家能够学以致用，打造一个强大的MySQL监控系统，让你的MySQL服务器永不宕机！ 谢谢大家！